Фамилия Антохонова — редкий пример того, как простонародная речь закрепила в наследственном имени сразу два уменьшительных суффикса. В основе лежит мужское имя Антохон, которое, в свою очередь, образовано от крестильного имени Антоний (из латинского Antonius; значение спорно — возможно, «вступающий в бой» или «цветок»). В русской традиции это имя дало множество производных: Антон, Антоха, Антоша, Антоня. Форма Антохон — редкий вариант, возникший, скорее всего, в говорах, где суффикс -ох- (-ех-) служил для образования экспрессивных имён (ср. Пантюха, Матюха, Тимоха). Вторая часть -он могла быть либо дополнительным уменьшительным суффиксом, либо результатом диалектного произношения, когда «Антоха» превратилось в «Антохон» под влиянием местных фонетических привычек.

Суффикс -ов- в основе Антохонов указывает на принадлежность: буквально «сын Антохона». Такая модель типична для русских фамилий, оформившихся в среде крестьян и мещан в XVI–XVII веках, когда отчество на -ов становилось наследственным. Окончание -а в женском варианте не меняет смысла — это форма, закреплённая за женщиной или используемая как общее обозначение рода.

Географически фамилия редкая и, судя по корню, тяготеет к регионам, где имя Антоний бытовало в простонародных формах: центральные и северные губернии России, а также территории, заселённые выходцами из них (Сибирь, Урал). Встречаемость Антохонова в современных базах данных (например, в телефонных справочниках или списках избирателей) минимальна — это указывает на то, что фамилия не получила массового распространения и сохранилась лишь в нескольких родственных ветвях.

Родственные фамилии — Антонов, Антохин, Антошин, Антонихин — гораздо чаще, но Антохонова выделяется своей словообразовательной редкостью. В ней сочетаются два уменьшительных суффикса, что характерно для прозвищных именований, закрепившихся в устной речи и лишь потом записанных в документах. Предки носителя фамилии, вероятно, были крестьянами или посадскими людьми, а само имя Антохон могло быть как ласкательным обращением в семье, так и прозвищем, данным за сходство с кем-то из односельчан по имени Антон.